一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置制造方法及图纸

本申请公开了一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置,包括内设加热装置的第一炉体、内设加热装置的第二炉体，所述第一炉体的出口和第二炉体的出口均通过管道与过滤装置的进口连接，所述过滤装置的出口设有抽真空装置；所述第一炉体上设有第一冷却装置，所述第一冷却装置包括螺旋围绕在第一炉体上的冷却水管和设置在第一炉体顶部的第一集水箱，第一集水箱上设有冷水进管，围绕在第一炉体上的冷却水管与第一集水箱连接。本申请利用高温加热的第一炉体和第二炉体，加上抽真空装置，使得碳纳米管在真空高温的环境下气化杂质，可有效去除混杂于碳纳米管中的杂质，广泛用于各种碳纳米管提纯中。

A Purification Device for Carbon Nanotubes with Heat Exchange Function

This application discloses a carbon nanotube purification device with heat exchange function, including the first furnace body with a heating device and the second furnace body with a heating device. The outlets of the first furnace body and the second furnace body are connected with the inlet of the filtering device through a pipeline, and the outlets of the filtering device are equipped with a vacuum pumping device; and the first furnace body is equipped with a first cooling device. The first cooling device comprises a cooling water pipe spirally surrounded on the first furnace body and a first water collecting tank arranged on the top of the first furnace body. The first water collecting tank is provided with a cold water inlet pipe, and the cooling water pipe surrounded on the first furnace body is connected with the first water collecting tank. In this application, the first and second furnace bodies heated at high temperature, together with the vacuum pumping device, are used to gasify the impurities in the carbon nanotubes at high temperature and vacuum. The impurities mixed in the carbon nanotubes can be effectively removed and widely used in the purification of various carbon nanotubes.

【技术实现步骤摘要】
一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置
本申请涉及一种碳纳米管加工装置，特别涉及一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置。
技术介绍
纳米碳管(CNT)，是一种管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是SP2杂化，形成六边形平面的圆柱面。碳纳米管具有超大的比表面积、较轻的质量但超强的机械强度、优异的导电性、较好的物理和化学稳定性，是一种世人瞩目的新型材料，在锂离子电池导电剂、催化剂载体、药物载体、增强共混材料、电子器件等领域具有广泛的应用前景。但获得高纯的纳米碳管非常困难，这严重阻碍了碳纳米管在一些对金属杂质要求较高行业的应用，例如在锂离子电池导电剂和精密电子器件方面的应用，限制了碳纳米管的应用，因此，如何对碳纳米管提纯成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的在于提供可有效去除金属杂质，从而获得高纯碳纳米管的装置。本技术提供的技术方案如下：一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，包括内设加热装置的第一炉体、内设加热装置的第二炉体，所述第一炉体的出口和第二炉体的出口均通过管道与过滤装置的进口连接，所述过滤装置的出口设有抽真空装置。所述第一炉体上设有第一冷却装置，所述第二炉体上设有第二冷却装置，第一冷却装置与第二冷却装置之间设有相互连通的热交换装置。优选的，所述第一冷却装置包括螺旋围绕在第一炉体上的冷却水管和设置在第一炉体顶部的第一集水箱，第一集水箱上设有冷水进管，围绕在第一炉体上的冷却水管与第一集水箱连接。所述第二冷却装置包括螺旋围绕在第二炉体上冷却水管和设置在第二炉体顶部的第二集水箱，第二集水箱上设有冷水进管，围绕在第二炉体上的冷却水管与第二集水箱连接。优选的，所述第一炉体的外侧壁上设有红外测温装置和真空测量装置；所述第二炉体外侧壁上设有红外测温装置和真空测量装置。优选的，所述第一炉体包括设于第一炉体底部的且与第一炉体侧壁铰接的第一炉门，以及用于关闭第一炉门的第一锁闭机构，以及设于第一炉体的侧壁上的第二炉门。优选的，所述第二炉体包括设于第二炉体底部的且与第二炉体侧壁铰接的第三炉门，以及用于关闭第三炉门的第二锁闭机构，以及设于第二炉体的侧壁上的第四炉门。优选的，所述第一炉体与过滤装置的连接管道上还设有第一柔性连接器和第一阀门。优选的，所述第二炉体与过滤装置的连接管道上还设有第二柔性连接器和第二阀门。优选的，所述第一炉门设有覆盖第一炉门冷却水管，冷却水管与第一冷却装置上的第一集水箱连通；所述第二炉门上设有覆盖第二炉门的冷却水管，冷却水管与第一冷却装置上的第一集水箱连通。优选的，所述第三炉门设有覆盖第三炉门冷却水管，冷却水管与第二冷却装置上的第二集水箱连通。在第四炉门上设有覆盖第四炉门的冷却水管，冷却水管与第二冷却装置上的第二集水箱连通。优选的，所述第一炉门和第三炉门上均设有安全释放阀。优选的，所述热交换装置包括设于热交换装置与第一炉体的连接管道上的第一连通阀与第一输水泵，以及设于热交换装置与第二炉体的连接管道上的第二连通阀与第二输水泵。本技术提供的一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，利用高温加热的第一炉体和第二炉体，加上抽真空装置，使得碳纳米管在真空高温的环境下气化杂质，可有效去除混杂于碳纳米管中的过渡金属(Fe、Co、Ni、Mo)催化剂及金属氧化物载体(氧化铝、氧化镁、氧化硅)，特别是被碳层包覆的过渡金属催化剂。操作简便，纯化效率高，处理过程对碳纳米管无损伤、无损耗，且环保无污染，不会破坏环境，不会产生有害其他物质。既适用于多壁碳纳米管，也适用于单壁碳纳米管。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为具有热交换功能的碳纳米管提纯装置的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。如图1所示，本实施方式提供的技术方案如下：一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，包括内设加热装置的第一炉体1和内设加热装置的第二炉体2，所述第一炉体1的出口和第二炉体2的出口均通过管道与过滤装置3的进口连接，所述过滤装置3的出口设有抽真空装置4。在第一炉体1上设有第一冷却装置5，所述第二炉体2上设有第二冷却装置6，第一冷却装置5与第二冷却装置6之间设有相互连通的热交换装置9。本实施方式的工作原理如下：将需要提纯的碳纳米管放入第一炉体1和第二炉体2内，然后开启抽真空装置4，将第一炉体1和第二炉体2内的大气尽可能抽出。当真空值到达设定值后，对第一炉体1和第二炉体2加热，加热的方式可以采用感应加热或者其他加热方式，此时，抽真空装置4继续运行，碳纳米管遇到高温后，杂质开始气化，进入到过滤装置内，过滤装置3用来过滤杂质，防止气化了的杂质进入到抽真空装置内。当提纯工作完成后，停止加热和抽真空，待冷却后，取出碳纳米管。为了加速降温过程，可以用第一冷却装置5对第一炉体1进行降温。冷却装置5为外部提供的冷水，进入到冷却水管后，吸取热量后，然后排出去。源源不断进行循环。同理，可以用第二冷却装置6对第二炉体2进行降温。为了提高工作效率，可以在第一炉体1加热的时候，冷却第二炉体2，加热第二炉体2的时候，冷却第一炉体1，两个炉体交替工作，节约了时间，提高了工作效率。此时，可以利用相互连通第一冷却装置5与第二冷却装置6的热交换装置9来进行热能交换。具体为：当冷却第一炉体1的时候，此时需要加热第二炉体2，因为第一炉体1的温度非常高，有时高达3000度，而第二炉体2的温度非常低，接近常温，因此可以将冷却第一炉体1的高温热量通过换热装置输送给第二炉体2，进行加热。当温度基本一致后，切断热交换装置9，继续冷却第一炉体1。而第二炉体2启动加热装置进行加热。这样就大量节省了能量的损耗。同理，当第二炉体2冷却的时候，也可以采用交换装置9来进行能量转换。通过本实施方式，利用高温加热的第一炉体1和第二炉体2，加上抽真空装置4，使得碳纳米管在真空高温的环境下气化杂质，可有效去除混杂于产品中的过渡金属(Fe、Co、Ni、Mo)催化剂及金属氧化物载体(氧化铝、氧化镁、氧化硅)，特别是被碳层包覆的过渡金属催化剂。操作简便，纯化效率高，处理过程对碳纳米管无损伤、无损耗，且环保无污染，不会破坏环境，不会产生有害其他物质。既适用于多壁碳纳米管，也适用于单壁碳纳米管。且一边加热的时候，可以另一边冷却，装入和取出碳纳米管，因此节约了工作时间，提高了效率。作为本实施方式的进一步优选，所述第一冷却装置5包括螺旋围绕在第一炉体1上的冷却水管和设置在第一炉体1顶部的第一集水箱，第一集水箱上设有冷水进管，围绕在第一炉体1上的冷却水管与第一集水箱连接。当热量转换工作完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，其特征在于，包括内设加热装置的第一炉体（1）和内设加热装置的第二炉体（2），所述第一炉体（1）的出口和第二炉体（2）的出口均通过管道与过滤装置（3）的进口连接，所述过滤装置（3）的出口设有抽真空装置（4）；所述第一炉体（1）上设有第一冷却装置（5），所述第二炉体（2）上设有第二冷却装置（6），第一冷却装置（5）与第二冷却装置（6）之间设有相互连通的热交换装置（9）。

【技术特征摘要】
1.一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，其特征在于，包括内设加热装置的第一炉体（1）和内设加热装置的第二炉体（2），所述第一炉体（1）的出口和第二炉体（2）的出口均通过管道与过滤装置（3）的进口连接，所述过滤装置（3）的出口设有抽真空装置（4）；所述第一炉体（1）上设有第一冷却装置（5），所述第二炉体（2）上设有第二冷却装置（6），第一冷却装置（5）与第二冷却装置（6）之间设有相互连通的热交换装置（9）。2.根据权利要求1所述的具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，其特征在于，所述第一冷却装置（5）包括螺旋围绕在第一炉体（1）上的冷却水管和设置在第一炉体（1）顶部的第一集水箱，第一集水箱上设有冷水进管，围绕在第一炉体（1）上的冷却水管与第一集水箱连接；所述第二冷却装置（6）包括螺旋围绕在第二炉体（2）上的冷却水管和设置在第二炉体（2）顶部的第二集水箱，第二集水箱上设有冷水进管，围绕在第二炉体（2）上的冷却水管与第二集水箱连接。3.根据权利要求1所述的具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，其特征在于，所述第一炉体（1）的外侧壁上设有红外测温装置（11）和真空测量装置；所述第二炉体（2）外侧壁上设有红外测温装置（21）和真空测量装置。4.根据权利要求1所述的具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，其特征在于，所述第一炉体（1）包括设于第一炉体（1）底部的且与第一炉体（1）侧壁铰接的第一炉门（13），以及用于关闭第一炉门（13）的第一锁闭机构（14），以及设于第一炉体（1）的侧壁上的第二炉门。5.根据权利要求4所述的具有热交换功能的碳纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会媛，
申请(专利权)人：韶山恒升机械工业有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43